电力电子技术 电力电子技术 第5章 直流-直流变换电路.ppt

2、工作原理 （2）当控制开关VT截止时，VD导通。L1和L2通过VD续流，形成两个续流回路： 1）第一个由L1→VD→C1构成，电感L1储能向C1转移；uL1的极性是下正上负，C1储能增加，极性右正左负。 2）第二个是VD→L2→负载的续流回路，L2和C2的储能释放到负载。环路如图5-18(b)所示，C2极性为上正下负；负载R电压的极性为上正下负。此时流过VD的电流为iD= i1+ i2。 图5-18(b)开关管VT截止 （1）开关管VT导通时，工作状态如图5-18(a)所示。 1）在电流回路1中，电源电压US直接加在电感Ll上，则uL1=Us； 2）在电流回路2中， 有US+UC1= uL2+UC2= uL2+ U0，则； uL2=US+UC1 -UC2= US+UC1 - U0 （2）开关管VT截止时，工作状态如图5-18(b)。 1）在电流回路1中，电感Ll上的电压-uL1=UC1； 2）在电流的回路2中，-uL2=UC2=U0。 3、数量关系 5.2.7 电流可逆二象限直流斩波电路 将降压斩波与升压斩波电路组合在一起，可构成电流可逆二象限直流斩波电路，它适用于直流电机的正转电动运行和正转回馈制动运行。 1、电路结构 (a)电路图 (b)波形 图5-19 电流可逆直流斩波电路及其波形 该电路有三种运行方式： （1）降压斩波运行：VT1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电机供电，电机为电动运行，工作于I象限，此时VT2和VD2总处于断态； （2）升压斩波运行：VT2和VD2构成升压斩波电路，把电机的动能转变为电能反馈到电源，电机作回馈制动运行，工作于II象限，此时VT1和VD1总处于断态； （3）双组交替运行:在一个周期内交替地作为降压斩波和升压斩波工作。在这种运行方式中，VT1、VT2被交替驱动，电机电流不会断续。 （1）当VT1导通时，电源为负载提供正向电流，并逐渐增大；（2）VT1关断后，电感L经VD1续流释放能量，电流下降直至为零。（3）使VT2导通，电机的反电势EM驱使电枢电流反向，并逐渐增大，L存储能量；（4）VT2关断后，L中产生负的感应电势，与EM串联，经VD2导通，向电源反馈能量。当L储能释放完毕，反向电流降为零时，再次使VT1导通，又有正向电流流通，如此循环，两个斩波电路交替工作。其输出电压、输出电流波形如图5-19(b)所示。 5.2.8 电压可逆二象限直流斩波电路 将降压斩波电路与升压斩波电路组合在一起，还可以构成电压可逆的二象限斩波电路。它适用于直流电动机的正转电动运行和反转回馈制动运行，即提升机负载。 1、电路结构 图5-20 电压可逆二象限直流斩波电路 该电路也有三种运行方式： （1）降压斩波运行：即VT1、VD1构成降压斩波电路，由电源向电机传输能量，电机电动运行，工作于I象限，此时VT2持续导通，VD2截止； （2）升压斩波运行：当负载下降时，电机反转，电枢电势反向，右正左负，VT2、VD2构成升压斩波，由电机向电源回馈能量，电机反转制动，工作于第四象限，此时VT1截止，VD2导通； （3）双组同时运行：当VT1、VT2同时导通时，电流i0上升；当VT1、VT2同时关断时，VD1、VD2同时导通，电流i0下降。调节VT1、VT2的导通占空比D，可以使电机工作于不同的工作状态。当电动机反转制动时，占空比必须小于0.5，当电动机正转时，占空比应大于0.5。 5.2.9 H桥式直流斩波电路1、电路的特点 全桥斩波电路有两个桥臂，每个桥臂由两个斩波控制开关VT及与它们反并联的二极管组成。优点是变换器可以在四象限运行 。 图5-21 2、工作原理 如果变换器同一桥臂的两个开关管VT在任一时刻都不同时处于断开状态，则输出电压uo完全由开关管的状态决定。以负直流母线N为参考点，U点的电压uUN由如下的开关状态决定：当VT1导通时，正的负载电流io将流过VT1；或当VD1导通时，负的负载电流io将流过VD1，则U点的电压为： uUN=Us 类似地，当VT2导通时，负的负载电流io将流入VT2；或当VD2导通时，正的负载电流io将流过VD2，则U点的电压为：uUN=0 综上所述，uUN仅取决于桥臂U是上半部分导通还是下半部分导通，而与负载电流io的方向无关，因此UUN为： 式中，ton和toff分别是VT1的导通和断开时间，DVT1是开关管VT1的占空比。由此可知，UUN仅取决于输入电压E和VT1的占空比DVT1。类似地，